ข้ามไปเนื้อหา

ไนโตรเจน

แก้ไขลิงก์
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ไนโตรเจน, 7N
ของเหลวใสที่กำลังถูกเทและมองเห็นการระเหย
ไนโตรเจนเหลว (N2 ที่อุณหภูมิต่ำกว่า −196 °C)
ไนโตรเจน
อัญรูปsee § Allotropes
ลักษณะปรากฏก๊าซ, ของเหลว หรือของแข็งที่ไม่มีสี
น้ำหนักอะตอมมาตรฐาน Ar°(N)
ไนโตรเจนในตารางธาตุ
Hydrogen Helium
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
–
↑
N
↓
P
คาร์บอน ← ไนโตรเจน → ออกซิเจน
เลขอะตอม (Z)7
หมู่15
คาบคาบที่ 2
บล็อก บล็อก-p
การจัดเรียงอิเล็กตรอน[He] 2s2 2p3
อิเล็กตรอนต่อระดับพลังงาน2, 5
สมบัติทางกายภาพ
สถานะ ที่ STPก๊าซ
จุดหลอมเหลว(N2) 63.23[3] K ​(−209.92 °C, ​−345.86 °F)
จุดเดือด(N2) 77.355 K ​(−195.795 °C, ​−320.431 °F)
ความหนาแน่น (ที่ STP)1.2506 g/L[4] ที่ 0 °C, 1013 mbar
ขณะเป็นของเหลว (ที่จุดเดือด)0.808 g/cm3
จุดร่วมสาม63.151 K, ​12.52 kPa
จุดวิกฤต126.21 K, 3.39 MPa
ความร้อนของการหลอมเหลว(N2) 0.72 kJ/mol
ความร้อนของการกลายเป็นไอ(N2) 5.57 kJ/mol
ความจุความร้อนจำเพาะเชิงโมล14.562 J/(mol·K) (N)
29.124 J/(mol·K) (N2)
ความดันไอ
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K) 37 41 46 53 62 77
สมบัติของอะตอม
สถานะออกซิเดชันทั่วไป: −3, +3, +5
−2,[5] −1,[5] 0,[6] +1,[5] +2,[5] +4[5]
อิเล็กโทรเนกาติวิตีสเกลเพาลิง: 3.04
พลังงานไอออไนเซชัน
  • ลำดับที่ 1: 1402.3 kJ/mol
  • ลำดับที่ 2: 2856 kJ/mol
  • ลำดับที่ 3: 4578.1 kJ/mol
  • (เพิ่มเติม)
รัศมีโควาเลนต์71±1 pm
รัศมีแวนเดอร์วาลส์155 pm
Color lines in a spectral range
เส้นสเปกตรัมของไนโตรเจน
สมบัติอื่น ๆ
โครงสร้างผลึก ​เฮกซะโกนัล (hP4)
ค่าคงที่แลตทิซa = 411.6 pm
c = 673.4 pm (ที่ t.p.)[7]
การนำความร้อน25.83×10−3 W/(m⋅K)
สมบัติแม่เหล็กไดอะแมกเนติก
ความเร็วเสียง353 m/s (ก๊าซ, ที่ 27 °C)
เลขทะเบียน CAS17778-88-0
7727-37-9 (N2)
ประวัติ
การตั้งชื่อจากภาษาฝรั่งเศส nitre (“ดินประสิว”) + -gène ("การสร้าง")
การค้นพบแดเนียล รัทเทอร์ฟอร์ด (1772)
ตั้งชื่อโดยฌ็อง-อ็องตวน ชับตัล (1790)
ไอโซโทปของไนโตรเจน
ไอโซโทปหลัก[8] การสลายตัว
ไอโซโทป ความอุดมสมบูรณ์ ครึ่งชีวิต (t1/2) รูปแบบ ผลิตภัณฑ์
13N trace 9.965 min β+ 13C
14N 99.6% stable
15N 0.380% stable
16N synth 7.13 sec β− 16O
β−α<0.01% 12C
หมวดหมู่ หมวดหมู่: ไนโตรเจน
| แหล่งอ้างอิง

ไนโตรเจน (อังกฤษ: nitrogen) เป็นธาตุเคมีที่มีสัญลักษณ์คือ N และมีเลขอะตอม 7 ไนโตรเจนเป็นอโลหะและเป็นสมาชิกที่เบาที่สุดในธาตุหมู่ 15 ของตารางธาตุ ซึ่งมักเรียกว่ากลุ่มพนิคโตเจน (pnictogens) เป็นธาตุที่พบได้ทั่วไปในเอกภพ โดยคาดว่ามีความอุดมสมบูรณ์เป็นอันดับที่ 7 ในทางช้างเผือกและระบบสุริยะ ภายใต้สภาวะมาตรฐานของอุณหภูมิและความดัน อะตอมของธาตุสองอะตอมจะสร้างพันธะเคมีกันเพื่อก่อตัวเป็น N2 ซึ่งเป็นก๊าซโมเลกุลคู่ที่ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น N2 ประกอบขึ้นเป็นสัดส่วนประมาณ 78% ของชั้นบรรยากาศของโลก ทำให้มันเป็นสารเคมีที่มีมากที่สุดในอากาศ เนื่องจากสารประกอบไนโตรเจนมีความสามารถในการระเหยได้ง่าย ไนโตรเจนจึงค่อนข้างหายากในส่วนที่เป็นของแข็งของโลก

ไนโตรเจนถูกค้นพบและแยกสกัดได้เป็นครั้งแรกโดยแพทย์ชาวสกอต แดเนียล รัทเทอร์ฟอร์ด ใน ค.ศ. 1772 และมีการค้นพบแยกกันโดย คาร์ล วิลเฮล์ม เชเลอ และ เฮนรี คาเวนดิช ในช่วงเวลาไล่เลี่ยกัน ชื่อ nitrogène ถูกเสนอโดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส ฌ็อง-อ็องตวน-โคลด ชับตัล ใน ค.ศ. 1790 เมื่อพบว่าไนโตรเจนมีอยู่ในกรดไนตริกและไนเตรต ส่วน อ็องตวน ลาวัวซีเย ได้เสนอชื่อ azote ซึ่งมาจากภาษากรีกที่แปลว่า "ไม่มีชีวิต" เนื่องจากมันเป็นก๊าซที่ทำให้สำลักหายใจไม่ออก โดยชื่อนี้ยังคงใช้ในบางภาษา และปรากฏอยู่ในชื่อภาษาอังกฤษของสารประกอบไนโตรเจนบางชนิด เช่น ไฮดราซีน, อะไซด์ และสารประกอบเอโซ

ไนโตรเจนบริสุทธิ์มักผลิตจากอากาศโดยใช้เทคโนโลยีการแยกก๊าซแบบดูดซับสลับความดัน (PSA) ประมาณ 2 ใน 3 ของไนโตรเจนที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ถูกใช้เป็นก๊าซเฉื่อยสำหรับงานบรรจุอาหาร และส่วนที่เหลือส่วนใหญ่จะใช้เป็นไนโตรเจนเหลวในงานด้านอุณหภูมิศาสตร์คาร์โยเจนิก สารประกอบที่มีความสำคัญทางอุตสาหกรรมหลายชนิด เช่น แอมโมเนีย, กรดไนตริก, และระเบิด ล้วนมีไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบ พันธะสามที่แข็งแกร่งอย่างยิ่งในไนโตรเจนโมเลกุลเดี่ยว (N≡N) ซึ่งเป็นพันธะที่แข็งแกร่งเป็นอันดับสองในบรรดาโมเลกุลคู่รองจากคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO)[9] เป็นปัจจัยหลักที่กำหนดเคมีของไนโตรเจน

ไนโตรเจนพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด โดยหลักแล้วจะอยู่ในกรดอะมิโน (โปรตีน) และกรดนิวคลิอิก (ดีเอ็นเอ) ส่วนประกอบของร่างกายมนุษย์มีไนโตรเจนประมาณ 3% ตามมวล ซึ่งเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสี่ในร่างกายรองจากออกซิเจน คาร์บอน และไฮโดรเจน วัฏจักรไนโตรเจนอธิบายการเคลื่อนที่ของธาตุจากอากาศเข้าสู่ชีวภาคและไหลกลับสู่ชั้นบรรยากาศ ไนโตรเจนยังเป็นส่วนประกอบของยาทุกประเภทหลัก ๆ รวมถึงยาปฏิชีวนะ สารประกอบไนเตรตอินทรีย์อย่าง ไนโตรกลีเซอรีน ช่วยควบคุมความดันโลหิตโดยการเปลี่ยนเป็นไนตริกออกไซด์ และยาที่ออกฤทธิ์ต่อสารสื่อประสาทอย่าง มอร์ฟีน หรือแอมเฟตามีน ก็มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบสำคัญ

ลักษณะทั่วไป

[แก้]

ไนโตรเจนเป็นธาตุอโลหะที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี 3.04 มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตัว ไนโตรเจนบริสุทธิ์มีสถานะเป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้อง ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และไม่มีรส เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของบรรยากาศโลก เนื่องจากมีปริมาณมากถึงร้อยละ 78 ของอากาศไนโตรเจนจะควบแน่นเป็นไนโตรเจนเหลวที่อุณหภูมิ 77 เคลวินและแข็งตัวที่อุณหภูมิ 63 เคลวิน

การนำไปใช้ประโยชน์

[แก้]
  • ใช้เติมในลมยางของอากาศยานและยานยนต์
  • แอมโมเนียใช้เป็นอาวุธในสมัยสงครามโลกครั้งที่ 2 และใช้เป็นปุ๋ยในพืช
  • ยูเรียใช้เป็นปุ๋ยในพืช
  • กรดไนตริก ผสมกับกรดไฮโดรคลอริกจะได้อควารีเจีย หรือกรดกัดทอง สามารถละลายทองคำได้
  • ไนตรัสออกไซด์หรือก๊าซหัวเราะใช้เป็นยาสลบในทางทันตกรรม
  • โซเดียมเอไซด์ใช้บรรจุในถุงลมนิรภัย
  • ไนโตรเจนเหลวใช้ในงานเชื่อมท่อทองแดงไม่ให้เกิดอ๊อกไซด์
  • ใช้ในงานอุตสาหกรรมได้หลายประการ เช่น นำไปสังเคราะห์ก๊าซแอมโมเนีย ในอุตสาหกรรมสามารถใช้แอมโมเนีย และกรดไนตริกไปสังเคราะห์สารอื่นที่มีประโยชน์ เช่น ปุ๋ย สี ยารักษาโรค วัตถุระเบิด ปลาสติก นอกจากนั้นยังใช้ไนโตรเจนเหลวเป็นตัวทำความเย็น ในวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับภาวะเย็นจัดยวดยิ่ง ใช้ก๊าซไนโตรเจนบรรจุในหลอดไฟฟ้าชนิดใช้เส้นลวดโลหะเป็นไส้ เพื่อป้องกันไม่ให้ไส้หลอดขาดเร็ว ใช้บรรจุในหลอดเทอร์โมมิเตอร์ที่ใช้วัดอุณหภูมิสูง ใช้ในอุตสาหกรรมเชื่อมโลหะคือ ใช้ก๊าซไนโตเจนเป็นตัวกัน มิให้ออกซิเจนในอากาศเข้าไปทำปฎิกิริยากับโลหะ ในขณะเชื่อม[10]

อ้างอิง

[แก้]
  1. ↑ "Standard Atomic Weights: ไนโตรเจน". CIAAW. 2009.
  2. ↑ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip J. H.; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro A. J. (2022-05-04). "Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry (ภาษาอังกฤษ). doi:10.1515/pac-2019-0603. ISSN 1365-3075.
  3. ↑ Lide, David R. (1990–1991). CRC Handbook of Physics and Chemistry (ภาษาอังกฤษ) (71st ed.). Boca Raton, Ann Arbor, Boston: CRC Press, inc. pp. 4-22 (one page).
  4. ↑ "Gases - Density". The Engineering Toolbox. สืบค้นเมื่อ 27 January 2019.
  5. 1 2 3 4 5 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 28. ISBN 978-0-08-037941-8.
  6. ↑ Tetrazoles contain a pair of double-bonded nitrogen atoms with oxidation state 0 in the ring. A Synthesis of the parent 1H-tetrazole, CH2N4 (two atoms N(0)) is given in Henry, Ronald A.; Finnegan, William G. (1954). "An Improved Procedure for the Deamination of 5-Aminotetrazole". Journal of the American Chemical Society. 76 (1): 290–291. Bibcode:1954JAChS..76..290H. doi:10.1021/ja01630a086. ISSN 0002-7863.
  7. ↑ Arblaster, John W. (2018). Selected Values of the Crystallographic Properties of Elements. Materials Park, Ohio: ASM International. ISBN 978-1-62708-155-9.
  8. ↑ Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.
  9. ↑ "Common Bond Energies (D) and Bond Lengths (r)". wiredchemist.com. เก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2010-05-15.
  10. ↑ "ไนโตรเจน : เกร็ดความรู้ จากสารานุกรมไทย". www.baanjomyut.com.

บรรณานุกรม

[แก้]

แหล่งข้อมูลอื่น

[แก้]
เข้าถึงจาก "https://th.wikipedia.org/w/index.php?title=ไนโตรเจน&oldid=12986683"